14/11/2013
PERENCANAAN DAN PERANCANGAN JARINGAN IRIGASI CURAH (SPRINKLER)
Ahmad Tusi
1
IRIGASI CURAH : Pemberian air irigasi dengan cara menyemprotkan air ke udara dan menjatuhkannya di sekitar tanaman seperti hujan Dengan mengalirkan air bertekanan melalui orifice kecil atau nozzle
Ahmad Tusi
2
1
14/11/2013
KESESUAIAN Hampir semua tanaman, kecuali padi dan yute Hampir semua jenis tanah, kecuali liat halus (f < 4mm/jam)
Ahmad Tusi
3
KELEBIHAN: a) Efisiensi cukup tinggi (± 75 %) b)Tidak memerlukan perataan lahan (land grading). c) Menekan erosi. d) Pemupukan, herbisida dan fungisida dapat dilakukan bersama-sama dengan air irigasi. e) Biaya tenaga kerja untuk operasi < irigasi permukaan f) Mengurangi lahan yang tidak dapat ditanami g)Tidak mengganggu operasi alat dan mesin pertanian.
Ahmad Tusi
4
2
14/11/2013
KELEMAHAN : a) Pola penyebaran air dipengaruhi kecepatan angin (kec. angin < 13 km/jam) a) Air irigasi harus cukup bersih c) Investasi awal cukup tinggi
tanaman dg nilai ekonomi tinggi
d) Diperlukan tenaga penggerak untuk menekan air (0.5 - 10 kg/cm2).
Ahmad Tusi
5
Ahmad Tusi
6
KLASIFIKASI A. Berdasarkan nozzle : a) Nozzle berputar (Rotating head)
3
14/11/2013
b) Pipa berlubang (perporated pipe)
Ahmad Tusi
7
Ahmad Tusi
8
B. Berdasarkan portability : a) Portable
4
14/11/2013
b) Semi portable : pompa tetap, lainnya portable
Ahmad Tusi
9
Ahmad Tusi
10
c) Semi permanent : pompa dan pipa utama tetap
5
14/11/2013
d) Solid set : pompa, pipa utama dan pipa subutama tetap, pipa lateral dipindah pd musim lain
Ahmad Tusi
11
Ahmad Tusi
12
e) Permanent : semua unit tetap
6
14/11/2013
KOMPONEN 1. Pompa air 2. Pipa utama 3. Pipa lateral 4. Sprinkler head 5. Komponen lain: a)
Saringan
b)
Pompa boster
c)
Katup sadap
d)
Katup pengontrol aliran
e)
Katup pengaman
f)
Tangki injeksi Ahmad Tusi
13
1. Pompa air Mengangkat dan memberi tekanan Centrifugal atau turbin Tekanan 0.5 – 10 kg/cm2 (bar) Tenaga penggerak : - motor bakar - motor listrik
Ahmad Tusi
14
7
14/11/2013
2. Pipa utama Besi, galvanis, semen, PVC (pralon), alumunium Ditanam atau dipermukaan tanah Permanen atau portable
Ahmad Tusi
15
Ahmad Tusi
16
3. Pipa lateral Besi, galvanis, semen, PVC (pralon), alumunium Ditanam atau dipermukaan tanah Permanen, dipindah secara periodik atau kontinu (center pivot, wheeled)
8
14/11/2013
Wheeled
Center pivot Asep Sapei
17
Ahmad Tusi
18
4. Pipa riser Utk memasang sprinkler head Besi, galvanis, PVC (pralon), alumunium
9
14/11/2013
5. Sprinkler head Alat utk menyemprotkan air Karakteristik - Tekanan 0.5 –10 kg/cm2 (bar) - Diameter pembasahan antara 6 – 140 m - Kecepatan putar 0.5 – 1 rpm - Spasi 9 – 100 m - Debit 0.2 – 50 lt/det.
Ahmad Tusi
19
6. Komponen lain Saringan Kolam pengendapan Pompa buster Katup sadap (pada lateral) Katup pengontrol aliran (pada pipa riser) Katup pengaman Tangki injeksi Dll
Ahmad Tusi
20
10
14/11/2013
SPRINKLER HEAD
single nozzle sprinkler
pop up sprinkler giant sprinkler two nozzle sprinkler
Ahmad Tusi
21
Ahmad Tusi
22
11
14/11/2013
Ahmad Tusi
23
LAJU APLIKASI(application rate), Laju siraman dari sekelompok sprinkler Tergantung : ukuran nozzle, tekanan operasional, spasi antar sprinkler, dan arah serta kecepatan angin Harus lebih kecil dari laju infiltrasi tanah Diameter nozzle (mm)
Tekanan (bar)
Diameter basah (m)
Debit (m3/jam)
4 5 6 8 10
3,0 3,0 3,0 4,0 4,5
29 32 35 43 48
1,02 1,67 2,44 4,96 8,13
Ahmad Tusi
Laju aplikasi (mm/jam) untuk spasing (m) 18 x 18 3,2 5,2 7,5 15,3 25,1
18 x 24
24 x 24
3,8 5,7 11,4 18,9
4,2 8,6 14,0
24
12
14/11/2013
SEBARAN AIR Umumnya terbanyak berada di dekat sprinkler dan berkurang ke arah ujung. Pola sebaran berbentuk segitiga
Ahmad Tusi
25
Spasi sprinkler (kondisi normal) : 65 % dari diameter basah
Ahmad Tusi
26
13
14/11/2013
Pengaruh angin
Kecepatan angin (km/jam) 0 1-6 7-12 > 12
Spasi dari diameter basah Spasi Spasi sepanjang sepanjang lateral pipa utama 50 % 65 % 45 % 60 % 40 % 50 % 30 % 30 %
Ahmad Tusi
27
Keseragaman Sebaran Air Dinyatakan dg Koefisien Keseragaman (Uniformity coefficient, CU) Cu yg baik ± 85 % Perhitungan CU : 1. Wilcox dan Swailes
S U = 1001 − x U: koefisien keseragaman distribusi, persen S: Standar deviasi, cc x : rata-rata volume air, cc S/x: koefisien variasi, Cv Ahmad Tusi
28
14
14/11/2013
2. Hart
S UCH = 1001.0 − 0.8 x
UCH: koefisien keseragaman distribusi, persen
3. Karmeli
UCL = 1− 0.25b UCL: koefisien keseragaman linier b: kemiringan kurva regresi
4. Merrian dan Keller DU =
rata − rata dari seperempat kedalaman terendah x100 rata - rata kedalaman
DU: keseragaman distribusi
Ahmad Tusi
5. Christiansen
∑ Xi − x CU = 1001.0 − ∑ Xi
29
CU: koefisien keseragaman, persen Xi : kedalaman air di wadah ke i, mm
Hubungan CU dan DU
CU ≅ 100 − 0.63(100 − DU ) DU ≅ 100 − 1.59(100 − CU )
Ahmad Tusi
30
15
14/11/2013
Pengaruh Nilai CU
Ahmad Tusi
31
Pengukuran Cu o menggunakan wadah-wadah o jarak 1 atau 2 m o air yg tertampung selama periode waktu tertentu diukur (a)
(b)
(c)
Ahmad Tusi
32
16
14/11/2013
Ahmad Tusi
33
CONTOH Data pengukuran distribusi penyemprotan (mm) sebagai berikut: S 8.1 8.9 9.4 S
8.9 7.6 9.1 7.9 7.9
7.6 9.9 9.1 9.1 6.6
6.6 10.2 9.4 8.6 6.8
S 8.3 8.9 9.1 S
∑ X i = 178 mm x = 8.48 mm
∑ X i − x = 17.4 mm 17.4 maka CU = 1001 − = 90.23 % 178 Ahmad Tusi
34
17
14/11/2013
EFISIENSI Kedalaman aplikasi VS luas
(a)
(b)
Ahmad Tusi
35
o Efisiensi distribusi, DE
DE =
kedalaman minimal yang dibutuhkan 100G x100 = x100% rata - rata kedalaman A+ B
o Efisiensi penyimpanan, E
E=
kedalaman perkolasi A B % = 1− = 100 − 100 A+ B A+ B kedalaman pemberian
o Efisiensi Penggunaan Air, Eap
Eap = DEx Re xOe Re: proporsi air yg sampai ke permukaan tanah Oe : proporsi air efektif karena kehilangan dalam bentuk lain, dpt diasumsikan = 1 Ahmad Tusi
36
18
14/11/2013
Asep Sapei
37
KEBUTUHAN AIR IRIGASI Air tersedia : kapasitas lapangan – titik layu permanen No
Tekstur tanah
Air tersedia Selang
Rata-rata
(mm/m)
(mm/m) 42
1
Tekstur sangat kasar – pasir sangat kasar
33 – 62
2
Tekstur kasar – pasir kasar, pasir halus dan pasir berlempung
62 – 104
83
3
Tekstur agak kasar – lempung berpasir
104 – 145
125
4
Tekstur sedang – lempung berpasir sangat halus, lempung dan
125 – 192
167
145 – 208
183
lempung berdebu 5
Tekstur agak halus – lempung berliat, lempung liat berdebu dan lempung liat berpasir
6
Tekstur halus – liat berpasir, liat berdebu dan liat
133 – 208
192
7
Gambut
167 - 250
208
Ahmad Tusi
38
19
14/11/2013
MAD : defisit air yang dibolehkan
MAD (%) 25 – 40
Tanaman dan kedalaman akar Perakaran dangkal, tanaman sayuran dan buah-buahan bernilai tinggi
40 – 50
Buah-buahan1), perdu, berri dan tanaman dalam baris dengan perakaran sedang
50
Tanaman pakan, tanaman biji-bijian dan tanaman baris dengan perakaran dalam
Ahmad Tusi
39
Air irigasi yang dibutuhkan, dx (mm)
dx =
MAD Wa Z 100
Wa : air tanah tersedia, mm/m Z : kedalaman perakaran, m
Interval irigasi, f (hari) f = dn/Ud dn : kebutuhan air irigasi bersih = dx + kehilangan, mm Ud : kebutuhan air tanaman, mm/hari
Ahmad Tusi
40
20
14/11/2013
Laju pemberian air ≤ laju infiltrasi I: laju pemberian air mm/mnt Q : debit curahan sprinkler, l/mnt Se : spasi sepanjang lateral, m, Sl : spasi antar lateral, m.
I = 60Q /( S e xS l )
No 1 2 3 4 5 6 7
Tekstur dan profil tanah Pasir kasar sampai 2 m Pasir kasar di atas tanah yang lebih padat Lempung berpasir ringan sampai 2 m Lempung berpasir ringan di atas tanah yang lebih padat Lempung berdebu sampai 2 m Lempung berdebu di atas tanah yang lebih padat Liat berat atau lempung berliat
Laju (cm/jam) pada kemiringan (%) 0-5 5-8 8 - 12 12 - 16 5.0 3.7 2.5 1.3 3.7 2.5 2.0 1.0 2.5 2.0 1.5 1.0 2.0 1.3 1.0 0.8 1.3 0.8
1.0 0.6
0.8 0.4
0.5 0.3
0.4
0.3
0.2
0.1
Ahmad Tusi
41
Lama pemberian air, T (jam)
T =d/I d : kedalaman air total yang diberikan, mm I : laju pemberian, mm/jam
Kapasitas sistem sprinkler
Q = 2.78
Ad fTE
Q: kapasitas debit pompa (lt/det) A: luas areal yang akan diairi (hektar) d: kedalaman pemakaian air neto (mm) f: jumlah hari untuk 1 kali irigasi (periode atau lama irigasi) (hari) T: jumlah jam operasi aktual per hari (jam/hari) E : efisiensi irigasi Ahmad Tusi
42
21
14/11/2013
Contoh: Tentukan kapasitas sistem irigasi curah untuk mengairi 16 hektar tanaman jagung. Laju konsumsi air rencana (evapotranspirasi tanaman) = 5 mm/hari. Lengas tanah yang digantikan di daerah perakaran pada setiap irigasi = 6 cm. Efisiensi irigasi 70%. Periode (lamanya) irigasi adalah 10 hari, dengan selang irigasi 12 hari. Sistem ini dioperasikan untuk 20 jam operasi per hari. Penyelesaian : Diketahui A = 16, f = 10, T = 20, d = 6, E = 0,7 Kapasitas sistem Q = 2,78 x (A x d)/(f x T x E) = 2,78 x (16 x 60)/(10 x 20 x 0,7) = 19 lt/det.
Ahmad Tusi
43
HIDROLIKA IRIGASI CURAH HIDROLIKA NOZLE Debit Sprinkler : o
q = Kd H q: debit sprinkler (l/menit) Kd: koefisien debit nozel sesuai dengan peralatan yang digunakan H: head operasi sprinkler (m)
o Toricelli :
q = C.a 2g.h
q: debit nozzle (m3/det) a: luas penampang nozzle atau orifice (m2) h: head tekanan pada nozzle (m); g: gravitasi (m/det2) C: koefisien debit yang merupakan fungsi dari gesekan dan kehilangan energi kontraksi (C untuk nozzle yang baik berkisar antara 0,95 - 0,96). Ahmad Tusi
44
22
14/11/2013
Indeks pemecahan air
Pd =
h 0.4 (10q)
Pd: indeks pemecahan air h: head tekanan pada nozzle (m) q: debit sprinkler (lt/det).
Jika
Pd < 2, kondisi ukuran jatuhan termasuk baik Pd = 4, kondisi ukuran jatuhan terbaik Pd > 4, tekanan banyak yang hilang percuma
Ahmad Tusi
45
HIDROLIKA ALIRAN DALAM PIPA o Kehilangan head karena gesekan Hazen-William C: koefisien gesekan pipa L: panjang pipa (m) D: diameter dalam pipa (m) hf : kehilangan head (m) Q : debit aliran (m3/detik)
Scobey (1930)
hf =
10,684 .Q 1,85 L C 1, 85 .D 4 ,87
Hf =
K s LQ1,9 (4,10 x10−6 ) D 4,9
Hf: kehilangan tekanan karena gesekan (m) Ks: koefisien Scobey, L: panjang pipa (m) Q: debit pipa (lt/det) D: diameter dalam (mm). Nilai Ks = 0.40 untuk pipa besi dan alumunium dengan coupler; 0.42 untuk pipa galvanis dengan coupler Ahmad Tusi
46
23
14/11/2013
Jenis pipa Pipa besi cor, baru Pipa besi cor, tua Pipa baja, baru Pipa baja, tua Pipa dengan lapisan semen Pipa dengan lapisan asphalt Pipa PVC Pipa besi galvanis Pipa beton (baru, bersih) Pipa beton (lama) Alumunium Pipa bambu (betung, wulung, tali)
Koefisien Kehalusan “C” 130 100 120 ~ 130 80 ~ 100 130 ~ 140 130 ~ 140 140 ~ 150 110 ~ 120 120 ~ 130 105 ~ 110 135 ~ 140 70 ~ 90
47
Ahmad Tusi
Kehilangan tekanan karena gesekan dari pipa alumunium Nominal diameter luar 127 mm 152 mm 202 mm (5 in) (6 in) (8 in) G NG G NG G NG Kehilangan tekanan (m/100 m atau ft/100 ft) 1,80 0,65 0,62 0,27 0,26 0,07 0,07
Lt/det
ft3/de t
10
0,35
1,88
15
0,52
4,07
3,86
1,40
1,31
0,59
0,55
0,15
0,14
20
0,71
6,94
6,57
2,41
2,26
1,01
0,94
0,26
0,24
0,09
0,09
30
1,06
14,86
14,02
5,16
4,82
2,18
2,01
0,57
0,52
0,20
0,18
40
1,41
8,87
8,26
3,74
3,45
0,98
0,89
0,35
0,31
102 mm (4 in) G NG
254 mm (10 in) G NG
50
1,77
5,71
5,25
1,50
1,35
0,54
0,48
75
2,65
12,24
11,23
3,24
2,92
1,16
1,03
100
3,53
5,57
5,00
2,01
1,77
125
4,41
8,54
7,65
3,08
2,71
150
5,30
12,02
10,74
4,35
3,82
Pipa 6 m, tambahkan 10 % untuk G dan 7 % untuk NG Pipa 12 m, kurangkan 5 % untuk G dan 4 % untuk NG G : berpintu, NG : tanpa pintu
Ahmad Tusi
48
24
14/11/2013
Kehilangan tekanan karena gesekan dari pipa PVC
Debit Lt/det 6,0 8,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 40,0 50,0 60,0 80,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0
ft3/det 0,21 0,29 0,35 0,53 0,71 0,88 1,06 1,41 1,77 2,12 2,82 3,53 5,30 7,06 8,83 10,59 12,36
Nominal diameter (iron pipe size ; Standar ratio diameter : 21) 101,6 mm 127,0 mm 154,2 mm 203,2 mm 254,0 mm 304,8 mm (4 in) (5 in) (6 in) (8 in) (10 in) (12 in) Kehilangan tekanan (m/100 m atau ft/100 ft) 0,48 0,17 0,07 0,82 0,29 0,12 1,24 0,44 0,19 0,05 2,62 0,94 0,40 0,11 0,04 4,47 1,60 0,68 0,19 0,06 0,03 6,75 2,42 1,08 0,28 0,10 0,04 9,46 3,39 1,44 0,40 0,14 0,06 5,77 2,45 0,68 0,23 0,10 8,72 3,71 1,02 0,35 0,15 12,23 5,20 1,43 0,49 0,21 8,86 2,44 0,84 0,36 3,69 1,26 0,55 7,82 2,67 1,17 4,56 1,99 6,89 3,00 9,66 4,21 12,85 5,60
Ahmad Tusi
49
Contoh : Hitung kehilangan tekanan (head) karena gesekan pada pipa besi (baru) berdiameter 10 cm, panjang 120 m jika air mengalir dengan debit 10 liter/detik. Penyelesaian: Dari Tabel, C untuk pipa besi baru = 130 Menggunakan rumus : 10 ,684 ( 0 ,01) 1,85 hf = ×L 130 1,85 ( 0,1) 4 ,87
Ahmad Tusi
= 0,019 x 120 m = 2,3 m
50
25
14/11/2013
Persamaan lain utk menghitung kehilangan head karena gesekan pada pipa plastik o Untuk pipa kecil (< 125 mm) o Untuk pipa besar (≥ 125 mm) oTanpa outlet
J = 7,89 × 10 7 × (Q1, 75 / D 4 , 75 ) J = 9,58 × 10 7 × (Q 1,83 / D 4 ,83 )
hf = J × ( L / 100 )
o Dengan multi outlet yang berjarak seragam o Untuk sambungan
hf = J × F × (L / 100)
hl = Kr × 8, 26 × 10 4 × (Q 2 / D 4 )
J: gradien kehilangan head (m/100 m) hf: kehilangan head akibat gesekan (m) hl: kehilangan head akibat adanya katup dan sambungan (m) Q: debit sistem (l/det), D: diameter dalam pipa (mm) F: koefesien reduksi Kr: koefesien resistansi L: panjang pipa (m). Ahmad Tusi
51
Kehilangan head akibat gesekan untuk pipa PVC
Ahmad Tusi
52
26
14/11/2013
Koefisien reduksi (F) untuk pipa multi outlet Jumlah Outlet 1 2 3 4 5 6 7
F Ujung1) 1,00 0,64 0,54 0,49 0,46 0,44 0,43
Jumlah Outlet 8 9 10 - 11 12 - 15 16 - 20 21 - 30 ≥ 30
Tengah2) 1,00 0,52 0,44 0,41 0,40 0,39 0,38
F Ujung1) 0,42 0,41 0,40 0,39 0,38 0,37 0,36
Tengah2) 0,38 0,37 0,37 0,37 0,36 0,36 0,36
1) Sprinkler pertama berjarak 1 interval dari pipa utama 2) Sprinkler pertama berjarak 1/2 interval dari pipa utama
53
Ahmad Tusi
Koefisien resistansi, Kr, untuk pipa plastik dan alumunium Fitting/katup
Nominal diameter , in 5 6 8
2
3
4
10
12
1,2 0,6
0,8 0,4
0,4 0,3
0,3 0,2 0,2
0,2 0,2
0,2
0,2
0,2
0,4 0,8
0,3 0,7
0,3 0,6
0,3 0,6
0,2 0,6
0,2 0,6
0,2 0,6
0,2 0,5
1,6 0,8 2,4
0,6 1,3 0,7 1,9
0,5 1,2 0,6 1,7
0,4 1,1 0,6 1,5
0,3 1,0 0,5 1,4
0,3 0,9 0,5 1,2
0,3 0,8 0,4 1,1
0,3 0,8 0,4 1,1
1,2 2,0 2,2
1,2 2,0 2,0 8,0 1,3
1,1 2,0 1,8 7,5 1,0
1,0 2,0 1,5 7,0 0,9
0,8 2,0 1,5 6,7 0,8
0,6 2,0 1,3
0,5 2,0 1,2
0,5 2,0 1,1
0,7
0,6
0,5
Coupler : ABC Hook-latch Ring-lock Elbow : Radius besar Radius kecil Tee : Hidran Side outlet Line flow Side inlet Katup : Butterfly Plate Check Hidran
Strainer
1,5
Ahmad Tusi
54
27
14/11/2013
Distribusi debit sepanjang pipa lateral ∆Q =
Pin x − Pend Pe x
x
× 100
∆Q: perbedaan debit sprinkler sepanjang lateral (%) Pin: tekanan pada inlet/pangkal lateral (m) Pend: tekanan pada outlet/ujung lateral (m) Pe: tekanan rata-rata pada sprinkler (m) x: eksponen debit sprinkler
55
Ahmad Tusi
Diameter pipa ditentukan berdasarkan kehilangan tekanan yang diijinkan Penentuan diameter pipa pada berbagai debit dan panjang pipa Debit (m3/jam)
< 250
5 10 25 50 60 70 80
50 75 75 100 100 100 125
Panjang pipa (m) 250 - 500 Diameter pipa (mm) 50 75 75 100 125 125 150
Ahmad Tusi
> 500
150 150 150
56
28
14/11/2013
Pedoman (Rule of thumb) : o Variasi debit sepanjang lateral maks 10% o Kehilangan head pada sub unit (∆Ps) dibatasi tidak lebih dari 20% dari tekanan operasi rata-rata sistem o Kehilangan head (hf) pada lateral ≤ ∆Hl o Pada manifold (pembagi) kehilangan headnya (hf) ≤ ∆Hm o Kehilangan tekanan karena gesekan di pipa utama maksimum sebesar 0.41 m/10 m o Tekanan inlet lateral yang tertinggi diambil sebagai outlet manifold pada sub unit.
Ahmad Tusi
∆Ps
= 20% x Ha
∆Hl
= 0,55 ∆Ps ± Z lateral
∆Hm
= 0,45 ∆Ps ± Z manifold
57
∆Ps: kehilangan head yang diijinkan pada sub-unit (m) ∆Hl: kehilangan head yang diijinkan pada lateral (m) Ha: tekanan operasi rata-rata sprinkler (m) ∆Hm: kehilangan head yang diijinkan pada manifold (m) Z lateral: perbedaan elevasi sepanjang lateral (m) Z manifold: perbedaan elevasi sepanjang manifold (m) -: elevasi menurun, +: elevasi menaik
Ahmad Tusi
58
29
14/11/2013
Tekanan operasi rata-rata (Ha, m) : Ha = Ho + 0,25 Hf + 0,4 He Ho: tekanan operasi di nozzle terjauh (m) Hf: kehilangan tekanan karena gesekan (m) He: perbedaan ketinggian maksimum antara pangkal dan ujung lateral (m).
Tekanan pada pangkal lateral (Hn, m): Hn = Ha + 0,75 Hf ± 0,6He + Hr Hr: tinggi pipa riser (m) Nilai He akan positif apabila lateral terletak menaik lereng dan negatif apabila menuruni lereng
Ahmad Tusi
59
TEKANAN POMPA Tergantung : oTekanan yang disarankan pada sprinkler o Kehilangan tekanan di pipa utama dan lateral, o Perubahan elevasi lahan
Ahmad Tusi
60
30
14/11/2013
Persamaan lain: Ht = Hn + Hm + Hj + Hs Ht: total tekanan rencana yang diperlukan pompa untuk bekerja=TDH (m) Hn: maksimum tekanan yang diperlukan pada pipa utama untuk menggerakan sprinkler pada lateral dengan tekanan operasional tertentu, termasuk tinggi raiser (m) Hm: maksimum energi hilang karena gesekan pada pipa utama, tinggi hisap dan NPSH (net positive suction head) pompa (m) Hj: beda elevasi antara pompa dengan titik sambung lateral dengan pipa utama (m) Hs: beda elevasi antara pompa dengan muka air sesudah drawdown (m).
Ahmad Tusi
61
Tenaga pompa : BHP =
Q × TDH C × Ep
BHP: tenaga penggerak (kW) Q: debit pemompaan (l/detik) TDH: total dynamic head (m) C: faktor konversi sebesar 102,0, Ep: efisiensi pemompaan
Ahmad Tusi
62
31
14/11/2013
RANCANGBANGUN IRIGASI CURAH PROSEDUR YANG DISARANKAN : 1. Kumpulkan informasi/data mengenai tanah, topografi, sumber air, sumber tenaga, jenis tanaman yang akan di tanam dan rencana jadwal tanam 2. Penentuan kebutuhan air irigasi : a) Prediksi jumlah atau kedalaman air irigasi yang diperlukan pada setiap pemberian air b) Tentukan kebutuhan air irigasi: puncak, harian, musiman atau tahunan c) Tentukan frekuensi atau interval irigasi d) Tentukan kapasitas sistem yang diperlukan e) Tentukan laju pemberian air yang optimal
Ahmad Tusi
63
3. Desain sistem : a) Tentukan spasi, debit, ukuran nozle dan tekanan operasi dari sprinkler pada kondisi laju pemberian air yang optimal serta jumlah sprinkler yang dioperasikan secara bersamaan b) Desain tata-letak dari sistem yang terbaik yang memenuhi (a) Tata Letak Lateral Tergantung: - Jumlah sprinkler - Lateral yg dibutuhkan - Topografi - Kondisi angin - Jumlah sprinkler
Nn = Qs/qa
Nn: Jumlah sprinkler minimum yang dioperasikan secara simultan Qs : kapasitas debit total dari sistem, l/det qa : debit sprinkler rata-rata, l/det Ahmad Tusi
64
32
14/11/2013
- Spasi sprinkler Ukuran nozzle mm 3,18 x 2,38 3,57 x 2,58 3,97 x 3,18 4,37 x 3,18 4,76 x 3,18 5,16 x 3,18 5,56 x 3,18 6,35 x 4,78 7,14 x 4,78 7,94 x 4,78 8,73 x 4,78 9,53 x 4,78 9,53 x 6,35 11,11 x 6,35 12,70 x 6,35 14,26 x 6,35 15,88 x 6,35
Tekanan Rata-rata kPa 240 260 280 290 310 325 340 410 450 455 480 520 520 550 550 620 620
Debit Lt/det 0,20 0,26 0,38 0,43 0,49 0,57 0,63 1,08 1,35 1,58 1,89 2,18 2,73 3,46 4,06 5,24 6,12
Diameter efektif D m 20 21 24 25 27 28 29 34 35 37 38 39 44 50 53 57 60
0-5 12 13 14 16 16 17 17 20 22 22 23 23 27 31 32 34 36
Kecepatan angin, m/det 2-7 5-9 7 - 11 11 12 13 13 15 15 16 18 20 20 21 21 24 27 29 31 32
10 10 12 12 13 13 14 16 17 18 18 19 21 24 26 27 29
Ahmad Tusi
-
9 9 10 10 11 12 12 14 15 16 16 16 19 21 23 24 25
65
Jumlah lateral yang dioperasikan secara simultan Tergantung:
o Jumlah sprinkler minimum yang dioperasikan secara simultan, atau o Jumlah lateral yang dipindahkan per hari dan lama pemberian air setiap kali pemberian -
Pengaruh topografi
o Variasi tekanan di lateral karena gesekan dan beda elevasi harus < 20 % dari tekanan operasi rencana, Pa o Panjang lateral dibatasi oleh variasi tekanan yang diperkenankan o Peletakan lateral menaiki bukit harus dihindari o Lateral yang menurun akan meningkatkan tekanan, shg dapat lebih panjang Ahmad Tusi
66
33
14/11/2013
-
Jumlah lateral yang dioperasikan secara simultan Tergantung:
o Jumlah sprinkler minimum yang dioperasikan secara simultan, atau o Jumlah lateral yang dipindahkan per hari dan lama pemberian air setiap kali pemberian
Ahmad Tusi
-
67
Pengaruh topografi
o Variasi tekanan di lateral karena gesekan dan beda elevasi harus < 20 % dari tekanan operasi rencana, Pa o Panjang lateral dibatasi oleh variasi tekanan yang diperkenankan o Peletakan lateral menaiki bukit harus dihindari o Lateral yang menurun akan meningkatkan tekanan, shg dapat lebih panjang o Tanaman dalam baris menurut kontur hand-move atau solid o System Lahan berteras lateral dapat paralel dan menurun
Ahmad Tusi
68
34
14/11/2013
Ahmad Tusi
69
- Pengaruh angin Arah lateral tegaklurus dari arah angin Tata Letak Pipa Utama dan Stasiun Pompa o Pipa utama atau subutama/manifold diletakan searah lereng (menaik atau menurun) o Jika lateral diletakan menuruni bukit, maka pipa utama diletakan disepanjang punggung bukit o Pipa utama diletakan sedemikian rupa sehingga pipa lateral dapat dipindah-pindah secara split line o Stasiun pompa diusahakan diletakan dititik pusat dari areal rencana o Kadang-kadang diperlukan pompa kedua (booster pump)untuk meningkatkan tekanan
Ahmad Tusi
70
35
14/11/2013
Ahmad Tusi
71
c) Bila diperlukan lakukan penyesuaian (adjusment) dari (2) dan (3a) d) Tentukan ukuran (diameter) dan tekanan pipa lateral e) Tentukan ukuran (diameter) dan tekanan pipa utama 4. Penentuan pompa : a) Tentukan total tenaga dinamik (TDH) yang diperlukan b) Tentukan pompa yang sesuai dengan debit dan TDH yang diperlukan
Ahmad Tusi
72
36
14/11/2013
FAKTOR DESAIN
Ahmad Tusi
73
Ahmad Tusi
74
37
14/11/2013
Tentukan rancang bangun sistim irigasi sprinkler berpindah untuk lahan seluas 16.2 ha. Laju pemberian maksimum = 15 mm/jam, laju pemberian 58 mm selama 8.1 hari atau seluas 2 ha per hari. Kecepatan angin = 6.7 km/jam, Ha = 276 kPa, Hj = 1,0 m, He = 0,6 m, Hs = 5.0 m, Hr = 0.8 m, NPSH = 2.0 m, Sl = 12 m dan Sm = 18 m. Variasi tekanan di lateral yang diijinkan = 20 % dari tekanan rata-rata. Sumur terletak di tengah lahan.
Ahmad Tusi
75
Penyelesaian: Tata letak dari sprinkler, lateral dan pipa utama adalah seperti berikut
Ahmad Tusi
76
38
14/11/2013
Asumsi bahwa sprinkler pertama berjarak 12 m dari pipa utama, maka jumlah sprinkler per lateral = (201.2 – 12)/12 = 15,8 , dibulatkan menjadi 16 buah Asumsi bahwa lateral pertama berjarak 12 m dari sisi, maka jumlah lateral = (402,5 – 12)/18 = 21,7 , dibulatkan menjadi 22 buah. (1) Jumlah lateral yang beroperasi per hari : (2,0 ha x 10000 m2/ha)/(16 x 12 m x 18 m) = 5,8 , dibulatkan menjadi 6 buah lateral Untuk menekan jumlah lateral yang dipindahkan, maka dapat dipilih 2 buah lateral yang beroperasi bersamaan dan dipindahkan 3 kali per hari
Ahmad Tusi
77
(2) Sprinkler : Debit per sprinkler Q = (12 m x 18 m x 15 mm/hr x 10000 cm2/m2)/(10 mm/cm x 100 cm3/lt x 3600 det/jam) = 0.9 lt/det Debit per lateral = 16 x 0.9 = 14.4 lt/det Debit per operasi = kapasitas sistem = 2 x 14.4 = 28.8 lt/det Dari Tabel dengan Ha= 276 kPa dan debit 0,9 lt/det, sprinkler yang sesuai adalah yang berukuran 6.35 mm x 3, 97 mm dengan diameter pembahasan 31 m. Kecepatan angin 6 km/jam : diameter pembasahan sprinkler sepanjang lateral = 12/0.45 = 27 m diameter pembahasan sprinkler antar lateral = 18/0.69 = 30 m Keduanya < 31 m, maka sprinkler dapat digunakan
Ahmad Tusi
78
39
14/11/2013
(3) Pipa lateral dan utama Kehilangan tekanan di lateral yang diijinkan = 0.20 x 276 = 55.2 kPa = 55.2/9.8 = 5.6 m Kehilangan tekanan karena gesekan saja = 5.6 – He = 5.6 – 0.6 = 5.0 m Kehilangan tekanan di pipa utama yang diijinkan = 0.41/10 x 189 = 7.7 m Hitung kehilangan tekanan pada pipa lateral (192 m) dan pipa utama (189 m) untuk pipa 76.2 mm, 101.6 mm dan 127.0 mm. Nilai F untuk 16 sprinkler = 0.38 Diameter (mm) 76.2 101.6 127.0
Kehilangan tekanan karena gesekan (m) Lateral Hf x F 13.5 3.2 1.0
Utama 35.0 8.2 2.7
Ahmad Tusi
79
Dipilih pipa lateral yang berdiameter 101.6 mm (3.2 m < 5.0 m) dan pipa utama yang berdiameter 127.0 mm (2.7 < 7.7) (4) Tekanan yang diperlukan pada pangkal lateral terjauh Hn = (276/9.8) + 0.75(3.2) + 0.6(0.6) + 0.8 = 31.8 m (5) Kapasitas pompa Ht = 31.8 + 2.0 + 2.7 + 1.0 + 5.0 = 42.5 m
Ahmad Tusi
80
40
